寒冷地区某办公楼地源热泵空调系统运行分析
某办公楼地源热泵空调系统
摘要本设计为南京地区某办公楼的地源热泵空调设计，共六层。
一层层高3.6米，二至六层层高3.2米。
建筑面积约为14702m。
全楼冷负m，空调面积约为14142荷为152kw。
采用地源热泵系统进行集中供给空调方式，从而为整个建筑提供一个舒适的办公环境。
根据不同房间的功能，现决定采用风机盘管加独立新风系统对空气进行处理，新风处理到室内空气的等焓值，不承担室内负荷，而由风机盘管承担室内所有冷负荷。
风机盘管加独立新风系统采用侧送风方式。
水系统采用闭式双管同程式，冷冻水泵两台，一用一备；冷却水泵选两台，一用一备。
在冷负荷计算的基础上完成制冷机组机组和风机盘管的选型，并通过水系统、风系统的计算确定风管和水管的规格，校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机组和水泵。
地源热泵系统已经逐渐成熟，所以在热源设计中选择了环保、节能、运行稳定的地源热泵系统，虽然初投资成本会稍高，但由于日后系统的稳定性高，不需要专业人员维护，会逐渐收回成本。
关键词：地源热泵风机盘管加独立新风系统负荷空调AbstractThis design is about the Ground Source Heat Pump center air-condition engineering of an office building that locates in NanJing. There are 6 floors.The first floor is 3.6 meters high.The second to the sixth floor is 3.2 meters high. The gross floor area is about 1470 m2, and the air condition area is about1414m2. The cold duty is 152 kW . We choose Ground Source Heat Pump for air-condition of this building.，in order to provid a comfortable office enviornment.Depends on the varies functions of rooms, the system uses the PAU+FCU system. FCU system copes with the fresh air. PAU system carries on the whole cold duty of the entire room. PAU+FCU systems can send air from the side.The air outlet set in the corner of the room. Air conditioning water system adopts a closed-two different water control system. There are two chilled water pumps. One for work and the other one is being spare.Completing the selection of refrigeration units and fan coil unit according to the cooling load calculation,and select appropriate specifications of wind pipes and water pipes through the calculation of wind system and water system.Check the Resistance and the pressure of the most disadvantaged loop so that we can choose the appropriate Fresh air unit and water pump.Ground source heat pump system has been gradually mature, So in the design of the heat source we choose ground source heat pump system ofenvironmental protection, energy saving, stable operation.Keywords:Ground Source Heat Pump ；PAU+FCU systems;; Load; Air-conditioning目录一、绪论1.1本研究课题的学术背景及其理论与实际意义 (1)1.2地源热泵的发展史 (1)1.3我国土壤源热泵的现状及其发展 (1)1.4本课题主要的研究内容 (1)二、设计依据2.1设计规范及标准 (3)2.2设计范围 (14)2.3设计参数 (20)三、设计计算3.1空调冷负荷的计算方法·3.2 空调系统的选择 (22)3.3 空调系统方案的确定 (24)四、新风负荷的计算4.1新风量的确定 (25)4.2夏季空调新风冷负荷的计算 (26)4.3冬季空调新风冷负荷的计算 (26)五、空气处理设备的选择5.1风机盘管的选择 (28)5.2新风机组的选择 (31)六、气流组织6.1气流组织分布 (33)6.2风口布置 (34)6.3风口选择计算 (34)七、风系统水力计算7.1风管水力计算方法 (35)7.2风管水力计算过程 (36)7.3风管的布置及附件 (40)八、空调水系统设计及水利计算8.1空调水系统的设计 (42)8.2冷水系统的水力计算 (42)8.3冷凝水管道设计 (51)8.2水系统安装要求 (52)九、制冷机房设备的选择计算9.1水源热泵机组选型计算 (53)9.2地埋管设计计算 (54)9.3循环水泵的选择 (55)9.4集分水器的设计计算 (56)9.5水处理设备的选择计算 (57)9.6阀门安装 (57)十、管道保温与防腐10.1管道保温 (58)10.2管道防腐 (59)十一、消声减振设计11.1消声设计 (60)11.2减振设计 (60)谢辞 (62)参考文献 (63)一、绪论1.1本研究课题的学术背景及其理论与实际意义地源热泵是一种利用浅层地热能源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等的能量）的既可供热又可制冷的高效节能系统。
219 严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的方案优选
严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的方案优选大连市建筑设计研究院有限公司王巍沈阳建筑大学市政与环境工程学院林豹摘要针对不同学者在严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的选择上存在的分歧，选取沈阳市的一家大型商场作为研究对象，设计了非水环双风机系统、水环单风机系统和水环双风机系统三种形式的地下水源热泵空调系统，继而对其能耗、经济性和地下水用量进行了计算和分析。
结果表明：非水环双风机系统的能耗、经济性和地下水用量较水环单风机系统和水环双风机系统都具有优势，可认为是严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的理想方案之一。
关键词地下水源热泵空调系统双风机系统水环热泵系统能耗经济性1 引言地下水源热泵系统是一种相对简单的地源热泵系统，投资少、开采易、运行管理方便，所以往往成为地源热泵系统的首选。
但是在对于严寒地区大型商业建筑地下水源热泵空调系统的形式，学术界仍存在异议。
众所周知，大型商业建筑的内区面积较大，且存在着全年性冷负荷。
因此，一些学者认为水环热泵系统在大型商业建筑的应用上具有一定优势；但另一些学者认为双风机系统在过渡季节和冬季利用室外的新风来消除内区的余热，可大幅降低运行能耗。
至于采用何种形式的地下水源热泵系统，既在技术上可行，能耗上节约，经济上又合理，业界尚没有达成一致，也鲜有工程实例能够较全面地对比不同地下水源热泵空调系统形式的优劣。
本文以期通过实际的工程设计以及能耗和经济性分析得到一个定量的比较结果，为严寒地区此类建筑地下水源热泵空调系统的方案选择提供一些参考依据。
2 研究对象的选择我国的建筑气候区一级区划分为7个，严寒地区属于第Ⅰ建筑气候区[1]。
大型商业建筑（Large-scale Commercial Building）是指用于商业经营活动的任一楼层建筑面积≥5000m2或总建筑面积≥15000m2的建筑[2]。
由于本文的研究对象为严寒地区的大型商业建筑，故选取沈阳市的一家大型商场做为研究对象。
地源热泵空调系统运行测试分析
地源热泵空调系统运行测试分析文/任亚兵摘要:地源热泵空调系统的控制在提高空调质量方面发挥了很大的作用,为了提升空调的使用成效,做好空调的运行测试是很重要的,因此,本文笔者对地源热泵空调系统运行测试进行分析,望给同行借鉴｡关键词:地源热泵;空调系统;运行测试一､空调系统介绍(一)室外地理换热管道换热系统这一系统的主要作用是使用垂直的换热系统,达到换热的目的,这种换热系统,一般来说,使用这种换热系统是可以实现快速的换热的,为在这一系统中,是使用的地下的活动,所以设备可以得到一定的保护｡在打通了一定范围的地理孔的时候,使用泥沙江土进行保护,对间距做好控制,同时还要选择合适的材料,这样的话就可以建设一种合适的地理换热系统,因为使用了那个系统,可以使用集水分庄做好装置的控制,这样的话,该系统就可以实现需要的功能｡(二)冷热源设备冷热源的设备是使用多种空调末端系统的,在控制冷热的时候,这些仪器和设备可以起到很大的作用｡为了达到控制的效果,一般会使用两个或者是两者以上的设备作为控制器材｡因为空调的控制室是在机房中,所以水源的配置也是一对一的配置｡在使用这种配置的时候｡往往还会注意到辐射的控制｡(三)室内末端系统室内末端系统是置顶环缝和地板的末端系统,这种系统的使用一般是在工程室内进行的,因为不同的冷热源的效果是不同的,所以在制备的时候需要选择不同种类的生活热水供给源头｡同时,也要使用水泵的一对一装置,这样才可以达到末端控制系统的均衡｡表1室外设计参数表2室内设计参数(℃)表3建筑物的冷热负荷计算结果(kW)二､测试分析(一)测试内容测试的时候,主要使用的测试系统是检测部分和数据采集部分,因为在测试的时候,需要对测试的内容进行分别｡其中的参数的影响也是不同的,在施压的时候,压力传感器和温度以及流量的影响是无法忽略的,在实验的时候,4个测温点的以及不同的电阻的影响是不可以忽略的,在这种测温元件中,流量测量以及频率转化是不同种类信号之间的转化｡在实验的时候,岩土的温度和各种器材的电量耗费是测试的重点｡测试的时候,首先要测试室外的环境变化,包括室外温度,湿度以及流量等参数｡(二)数据处理方式和空调使用方式调整在处理数据的时候,需要根据能量守恒定律进行的,在使用设备的时候,首先要做好效能的分析和测评｡因为能量的供给和空调使用系统区别偶很大,在分析的时候需要根据系统实际情况进行极端｡同时,数据处理方式也要考虑到空调的测试特性,在现在的市面上是有很多的｡可以说,空调测试的时候,除了生产上对于空调的测试性控制之外,更重要的是人们在使用空调的过程中的很多习惯｡随意的浪费的使用习惯,比如一直开着空掉,不读空调进行维修,无论什么时候都要开空调,这样的行为方式从一中程度上来说是对空调的浪费,同时也是对资源和能量的过度的消耗｡保持一种新型的测试的空调的使用方式,是对空调的使用者的要求｡使用者应该清楚基本的空调使用的规律,比如在不同的环境下,空调的能耗是不同的｡在冬季和夏季最大的区别就是动机因为天气冷的原因,徐亚对整个环境进行加热,因此对于能量的消耗就比较多｡所以在动机的时候,就要对空调的试用方式有所了解,就可以减少能源的消耗了｡采用传统的方式不仅不会感到舒服,还会造成很多资源的浪费｡采用新型的空调使用方式,可以在很大程度上做好空调的基本情况测试｡(三)测试结果地下水侧温度辩护是比较大的,热源的变化影响了热源分析方式,是一种适合热泵的冷源｡同时,在测试阶段,如果温度在正常范围内变化,就是正常的波动｡在设置温度的时候,还要做好基本温度的设定｡温度会变化,进水温度一般也会在25摄氏度｡(四)测试结论在测试之后,我们得出的结论是空调系统在运行的时候温度变化是需要有测试的理念的,因为不同特性的材质的效果是不同的,为了达到预定的效果,在实验的时候需要结合实际的情况来控制｡对于空调来说,在运行的时候基本都是内部的系统的内核进行控制的｡如果能够减少系统的内存,降低系统的运行过程的消耗的能量,就可以及减少空调在使用过程中消耗的大部分的能量｡同时,优化了系统之后,对于除去系统以外的其他的零件,也可以降低他们的能耗,因为系统对这些零件做出的指令,将会控制他们进行测试,在实际的使用过程当中,既要控制系统的正常的使用,又要保证系统的测试无疑是困难的｡因此在设计系统的时候,可以借助其他的电器的对于测试系统的使用,比如冰箱和其他的大功率的用电器,他们具有相似的特点,可以帮助进行空调的系统的优化｡同时总结旧的空调系统的缺点,对于测试性差的空调进行研究,搞清楚这样的空调究竟是那一部分对能量的消耗较多,从而确定如何做出改造,才能保证空调的测试性｡三､测试要点(一)测试的时候控制好测试方式对于空调来说,在运行的时候基本都是内部的系统的内核进行控制的｡在测试的时候进行测试方式的控制方式需要对其中的系统内部构造进行分析｡因为系统的运行测试包括了很多方面的包括能量和设备的保护,所以在实验中,需要做好系统质量的提升,如果能够减少系统的内存,降低系统的运行过程的消耗的能量,就可以及减少空调在使用过程中消耗的大部分的能量｡同时,优化了系统之后,对于除去系统以外的其他的零件,也可以降低他们的能耗,因为系统对这些零件做出的指令,将会控制他们进行测试,在实际的使用过程当中,既要控制系统的正常的使用,又要保证系统的测试无疑是困难的｡因此在设计系统的时候,可以借助其他的电器的对于测试系统的使用,比如冰箱和其他的大功（下转第29页）季节空调设计温度℃通风室外计算温度℃平均温度室外平均风速(m/s)平均室外计算相对湿度冬季-12-5-1.6 3.450夏季33.23067夏季温度冬季温度起居室､客厅26±220±2卫生间28±222±2最大设计冷负荷平均冷负荷最大设计热负荷平均热负荷48.431.337.624.6节Plasma的状态，以加强离子的轰击效应所以Plasma的密度虽不是很高，但依然能达到较高的刻蚀速率、非等向性刻蚀、高刻蚀速率。
寒冷地区太阳能地源热泵供热供冷分析
关键词 太阳能地源热泵 寒冷地区 居住建筑 季节性蓄热 运行特性分析 供冷 供暖
①
本 文 提 出 的 太 阳 能 地 源 热 泵 （ＳＧＣＨＰ）供 热 供 冷系统是将太阳能热泵与地埋管地源热泵耦合的 系统。ＳＧＣＨＰ 系统有多 种 运 行 方 式：非 供 暖 季 通 过 太 阳 能 集 热 器 将 太 阳 能 收 集 起 来 ，并 通 过 地 埋 管 换 热 器 蓄 存 在 地 下 ，供 暖 季 再 把 热 量 从 土 壤 中 取 出 为 室 内 供 暖 ；供 暖 供 冷 初 期 、末 期 可 以 不 开 启 热 泵 ， 直 接 利 用 地 埋 管 换 热 器 从 地 下 取 热 取 冷 ；太 阳 能 充 足时，也可以不开 启 热 泵，直 接 利 用 太 阳 能 集 热 器 供暖，或者 地 埋 管 换 热 器 与 太 阳 能 集 热 器 联 合 供 暖。充分 利 用 了 太 阳 能，实 现 了 太 阳 能 的 移 季 利 用 ，减 少 了 能 耗 。
图 １ 建 筑 逐 日 负 荷
月１５日至９月１５ 日，平 均 冷 负 荷 为 ５．１１ｋＷ，总 冷 负 荷 为 ５４．３１ ＧＪ。
按 照 水 源 热 泵 机 组 设 计 工 况 冬 季 ＣＯＰ 取 ４．８，夏 季 ＣＯＰ 取 ５ 计 算 ，供 暖 季 累 计 取 热 量 为 １０７．５ＧＪ，供 冷 季 累 计 取 冷 量 为 ５３．９ ＧＪ。 如 果 热 量 仅 仅 来 源 于 浅 层 地 热 ，则 全 年 从 土 壤 取 热 量 比 向 土 壤 排 热 量 多 ５３．６ ＧＪ。 土 壤 得 热 与 失 热 严 重 不 平 衡 ，会 导 致 地 温 逐 年 下 降 ，破 坏 土 壤 生 态 平 衡 ，也 不 利 于 热 泵 的 供 热 性 能 。 所 以 需 要 补 充 热 源 ，减 少 从 土 壤 的 取 热 量 ，使 取 热 量 与 取 冷 量 基 本 持 平 ，所 以 本 系 统 设 置 了 太 阳 能 集 热 部 分 ， 在满足室 内 需 求 情 况 下 冬 季 直 接 利 用 太 阳 能 供 暖 ，过 渡 季 及 供 冷 季 将 太 阳 能 蓄 存 在 土 壤 中 ，供 冬季使用。 ２ ＳＧＣＨＰ 系统的设计及 ＴＲＮＳＹＳ 模型的建立
地源热泵系统在寒冷地区的应用
地源热泵系统在寒冷地区的应用近几十年来，我国科学技术飞跃进步，生产力迅猛发展，但也付出了资源和环境的巨大代价。
特别是近几年来频发的“地表水污染事件”、“雾霾事件”……，使得人类对自身生存环境的重视日益加深，对可持续发展能源利用的意识不断增强。
就暖通专业而言，如何解决环境污染和能源危机问题是设计面临的紧迫任务，因此节能减耗和环保要求是空调设计中必须考虑的首要问题。
当前，能源供需矛盾是世界各国面临的共同性问题，这种矛盾将是长期的，并非短期内所能解决，因此节能工作受到普遍的重视。
我国1980年制定的能源方针就指出“开发与节能并重，近期内把节能放在优先地位，对国民经济实行以节能为中心的技术改造和结构改造”。
暖通空调作为耗能较大的行业，在节能环保的大背景下，低碳环保的生活方式对暖通空调市场影响深远。
据初步统计一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，因此节约建筑空调能耗是刻不容缓的。
可再生清洁能源的开发利用已列为国家能源的优先发展战略，目标是2020年可再生能源在新建筑中的应用比例达到50%，提倡选用新型的节能环保空调势在必行。
地源热泵作为一种浅层地热的可再生能源利用技术，既可以制冷，又能供暖，近年来在我国得到了大规模的应用。
特别是在我国北方地区，夏季要制冷冬季要采暖，地源热泵系统作为一个环保节能的系统应用更为广泛。
1、什么是地源热泵系统：地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达4-6，其运行费用为普通中央空调的50～60％。
地源热泵系统在严寒地区办公建筑中的应用策略
地源热泵系统在严寒地区办公建筑中的应用策略摘要：随着当今能源环境问题的日益突出，以及“碳达峰、碳中和”发展目标的提出，建筑供暖工程正在经历从清洁走向低碳的变革。
对于严寒地区办公建筑，供暖需求旺盛，更应提高可再生能源在供暖中的使用比例。
本文介绍了地源热泵系统原理及特点，分析了严寒地区办公建筑负荷特性，提出了太阳能辅助地源热泵系统实现热平衡的设想，以此来为地源热泵系统在严寒地区办公建筑中的应用及其优化提供参考。
关键词：严寒地区；办公建筑；地源热泵系统前言：在通过地源热泵进行严寒地区办公建筑的供暖过程中，技术人员一定要根据地源热泵系统的主要工作原理及其技术特征，在对严寒地区办公建筑热负荷特点充分分析的基础上，做好其冷热平衡分析。
然后根据实际情况，将太阳能辅助热源和地源热泵系统有机结合，以此来实现高比例可再生能源供暖。
1.地源热泵系统的工作原理及其技术特点1.工作原理热泵系统的工作原理是通过输入少量高品位能源（电能），实现大量低品位热能向高品位热能转移。
通常消耗1kWh电能，可以“搬运”4~5kWh以上的热量。
地源热泵系统是一种通过热泵技术，将蕴藏在土壤、地下水或地表水中的浅层地热资源转移到室内实现冬季供热，或者将室内多余热量转移至室外地源侧实现夏季供冷的高校节能空调系统[1]。
1.技术特点地源热泵系统的主要技术特点有三点，第一是该系统属于可再生能源利用技术，除输入的少部分高品位电能外，它所搬运的能量都是地表土壤水体所吸收的太阳能，具有可再生特征，将其用来取代传统的化石能源供暖，便可达到良好的减碳节能效果。
第二是具有较高的运行效率，不论是在冬季还是在夏季，地源侧温度十分稳定，是较好的空调冷热源，运行中具有较高的能效系数。
第三是应用范围广泛，在充分考虑热平衡的前提下，可用于商场、办公、酒店等公共建筑的供暖、制冷、生活热水供应等方面。
二、严寒地区办公建筑中的地源热泵系统的应用策略分析在严寒地区办公建筑中，要想让地源热泵系统发挥出良好的供暖效果，技术人员就需要对严寒地区办公建筑的具体负荷特征以及冷热平衡进行合理分析，然后以此为依据，引入太阳能辅助蓄热系统解决可能存在的冷堆积现象，实现太阳能和地源热泵系统的良好结合，为系统可持续运行提供保障。
09夏热冬冷地区地水源热泵实际运行状况调研与分析
地板采暖，全时间开启
风机盘管系统，部分时间开启
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结论
地源水源热泵已成为夏热冬冷地区采暖较为常见系统形式
通过调研与分析：
1、热泵容量普遍选型偏大，尤其是风机盘管为末端的系统，
因此在设计中需要合理考虑；
2、系统运行普遍长期处于低负荷率的工况下，这与居民的 使用方式密切相关；
3、不同末端形式对能耗有显著影响，地板采暖系统的用能 量相对较高。
对地源水源热泵在夏热冬冷地区实际运行状况进行深入调研与测试， 有助于了解实际运行状况，找到优化设计运行的关键点
2010-2015夏热冬冷地区各区域市场地水源热泵占有率对比图
3
调研情况
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调研时间、地点、对象
由2011年11月至2016年3月，对江苏、安徽、湖北等地7个 项目进行了实地调研：
末端形式 测试小区 南京A 地暖 扬州A 扬州B 南通A 收费形式 按热量收费 按热量收费 按热量收费 按热量收费 测试时间 2015年12月-2016年3月 2016年1月-2016年3月 2016年1月-2016年3月 2016年1月-2016年3月
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热负荷累计热量
热负荷累计热量
末端为地暖的系统相对于末端为风机盘管的系统，其供暖季单位 平米耗热量更大。
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不同末端形式的影响
地板采暖VS 风机盘管
地暖系统全时间开启，室温基本在设计值18℃以上。且在外温较 高时，室温高于20℃ 风机盘管系统部分时间开启，在开启过程中室内温度在设计值 18℃以上 两者的差异主要在于居民的行为模式
夏热冬冷地区地水源热泵 实际运行状况调研与分析
严寒地区地源热泵冷堆积问题浅析
严寒地区地源热泵冷堆积问题浅析摘要：对地源热泵系统做了简单的介绍，对地源热泵在运行过程中影响地温冷堆积的因素进行了分析，结合地域特点，并提出了解决冷堆积问题的技术思路。
关键词：严寒地区；地源热泵；冷堆积；换热器Abstract: Ground-source heat pump system is introduced briefly in this paper, and the factors which have effect on the cold accumulation of Ground temperature during the operation of the GSHT are analyzed,furthermore, Technical ideas are presented to solve the problem ofcold accumulation by combining characteristics of region.Keywords: Cold region；Ground source-heat pump；Cold accumulation；Heat exchanger1.地源热泵系统简介地埋管地源热泵系统是利用地下岩土作为热源或热汇，它是由一组埋于地下的高强度塑料管（地埋管换热器）与热泵机组构成。
在夏季，水或循环液通过管路进行循环，将热泵释放的热量排到地下岩土层；冬季循环介质将岩土层的热量提取出来经热泵释放给室内环境。
由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，效率大大提高，且又不受地下水资源的限制，根据布置形式的不同，地下埋管换热器可分为水平埋管与竖直埋管换热器两大类。
水平埋管方式的优点是在软土地区造价较低，但缺点是占地面积大，通常不太适合中国地少人多的国情。
竖直地埋管换热器也就是在若干竖直钻孔中设置地下埋管的地埋管换热器。
夏热冬冷地区地源热泵空调系统的可行性研究
夏热冬冷地区地源热泵空调系统的可行性研究随着气候变暖和人类对能源的需求不断增长，地源热泵空调系统作为一种高效、环保的供暖和制冷方式受到了越来越多的关注。
夏热冬冷地区的气候条件适宜地源热泵空调系统的应用，本文将对其可行性进行研究。
首先，夏热冬冷地区的特点是夏季炎热，冬季寒冷。
在夏季，地下温度较低，地暖系统可以通过地面换热器将室内的热量传递到地下，从而实现制冷的效果。
而在冬季，地下温度较高，地暖系统则可以将地下的热量抽取到室内，实现供暖的效果。
这种反向的热交换方式使得地源热泵空调系统在夏热冬冷地区具有优势。
其次，地源热泵空调系统具有高效节能的特点。
地下温度相对稳定，地源热泵可以利用地下的热能进行热交换，比传统的空气源热泵系统更为高效。
研究表明，地源热泵空调系统的能耗仅为传统空调的30%-50%，能够有效降低能源消耗，减少对化石能源的依赖。
再次，地源热泵空调系统对环境的影响较小。
相比传统的燃煤或石油燃料供暖方式，地源热泵系统不会产生烟尘、NOx等有害气体，减少了空气污染的风险。
同时，地源热泵系统可以利用太阳能、风能等可再生能源作为辅助能源，进一步降低对环境的影响。
最后，地源热泵空调系统的运行成本相对较低。
虽然地源热泵系统的初投资较高，但其运行维护成本较低。
研究显示，地源热泵系统的维护费用仅为传统空调的30%，且使用寿命较长。
因此，对于长期使用的夏热冬冷地区来说，地源热泵空调系统具有较高的经济性。
综上所述，夏热冬冷地区地源热泵空调系统具有可行性。
它不仅适应了夏热冬冷地区的气候特点，还具有高效节能、环保、运行成本低等优点。
但在实施过程中仍需注意地下热能的回收利用、地源热泵系统的设计和运维等问题，进一步完善相关技术和政策支持，促进地源热泵空调系统在夏热冬冷地区的广泛推广和应用。
严寒地区建筑地源热泵系统运行效果分析
CIVIL ENGINEERING |土木建筑摘要：超低耗建筑的设计和建设，需要与当地的自然环境和气候环境相结合，注重利用当地的绿色能源，减少对能源的消耗，实现零消耗的目标。
文章介绍了严寒地区建筑地源热泵系统，该系统借助当地的地热能、太阳能、电能等实现自给自足，有 效减少了对能源的消耗，满足了严寒地区建筑所需要的各种功能，具有良好的环保效果，可以达到良好经济效果。
关键词:严寒地区：建筑：地源热泵系统：节能降耗I严寒地区建筑地源热泵系统运行效果分析■文/张微寇铭昭陈昭景伟刚王杨洋近年来，我国积极推动可持续发展，很多领域和行业纷 纷响应。
与交通、工业等行业相比，建筑行业在节能减排方 面更具潜力。
不仅如此，针对建筑的优化设计实现节能减排 具有很强的可操作性，有助于减少对能源的消耗和对生态环 境的破坏，促进人与自然的和谐。
建筑能耗主要来自对建筑 内部的供暖、供冷、热水、电力、通风等。
传统建筑在设计 建筑过程中，注重优化住户个人感受，因此会注重从各个方 面提高建筑的性能效果，在这个过程中往往会忽视建筑对能 源的消耗。
为了在建筑设计施工过程中贯彻节能减排理念，很多新型建筑（如超低能耗建筑、近零能耗建筑等）纷纷涌 现，这些新型建筑体现了设计者对节能减排的追求。
1.严寒地区建筑地源热泵系统介绍吉林某建筑项目考虑到建筑必须满足的各种功能需要及 其产生的能耗，从当地能源实际出发，注重利用各种可再生 天然能源，如地热能、太阳能等，建设一个系统性的能源转 化系统，实现建筑自身整体近零能耗的效果，同时有效满足 建筑的使用功能。
该建筑总面积4000m2,于2017年建设完成并通过验收，投入使用。
该建筑主体可以分为两部分，分别是科研楼和实 训厂房。
其中，科研楼建筑面积为1200m2,为二层框架结构。
建筑整体坚持绿色、低耗的设计理念，结合本地区特有的自 然地理环境和气候环境，有效利用可再生能源（如太阳能、地热能等），建设可以实现能源互补的系统，在有效满足建 筑各项功能需求的同时，大幅降低了对能源的消耗，提高了 建筑的整体运行效率和节能效果。
某办公楼集中空调工程冷热源部分方案的经济分析
某办公楼集中空调工程冷热源部分方案的经济分析(总2页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March某办公楼集中空调工程冷热源部分方案的经济分析一、工程概况：总建筑面积10800米2，其中办公楼7000m2，宾馆3800m2，需要制冷、采暖、卫生热水（办公部分200人，宾馆部分200人），总冷负荷：1163kw，总热负荷1512kw（采暖1047kw，生活用热水464kw），办公楼定时供热水，宾馆部分24小时供热水，在高峰期热水负荷为930kw。
二、主机选型方案对比1.方案A：选用1台BZ100VBH3远大V型燃油直燃机冬季夏季运行，并用一台约克公司生产的YORK-SPW981KW的燃油热水锅炉常年运行供生活用热水。
2.方案B：选用2台30HR-195型压缩式制冷机组夏季运行，选用两台燃煤锅炉，一台锅炉常年运行，冬季两台锅炉同时运行。
3.方案C：选用两台30HR-195型开利电制冷机组夏季运行，同时选用两台约克公司生产的YORK-SPW981KW的燃油热水锅炉，一台常年运行。
各方案投资、运转费见下表，单位万元序号比较项目方案A方案B方案C1初投资2年运转费3建筑面积（米2）1473112284人员编制4107基本参数：电力增容费3400元/KVA 电费元/#柴油 2000元/吨煤价 300元/吨溴化锂溶液 2500元/吨人工费 10000元/年.人采暖季 122天/年夏季100天/年过渡季 143天/年日开机时间 12 小时/天负荷系数三、小结：通过上述分析可看出方案B的综合费用最低，方案A次之。
方案B比方案A低%比方案C低%。
方案B的综合费用低的主要原因是燃煤。
煤与柴油的价格相差太大。
以方案A、B为例，方案A年燃料费为方案B的倍，虽然方案A年用电费低于方案B，但燃料加电的总能源费用高于方案%即万元，所以从经济的角度出发宜推荐方案B。
夏热冬冷地区某地源热泵单向供暖项目运行测试分析
202丨年第3期(总第49卷第361期〉No. 3 in 2021 (Total Vol. 49，No. 361 >建筑节能（中英文）Journal of BEE■暖通令调H V&A Cdoi ：10.3969/j.issn.2096-9422.2021.03.018夏热冬冷地区某地源热泵单向供暖项目运行测试分析$齐月松、岳玉亮\钱堃、熊泽宇\钱志博2(I.中建工程研究院有限公司，北京1〇1300;2.中机十院国际工程有限公司，北京100083)摘要：通过对夏热冬冷地区某地源热泵系统单纯供暖的工程项目进行冬季实际运行工况的测试，并对现场测试情况进行总结，以及对测试数据进行分析研究，给出了地埋管实际运行参数，判断了该地源热泵项目在设计、实施、运行等方面存在的问题。
在此基础上，总结了地源热泵单纯供暖系统在设计、实施及运行等方面的意见及建议，对地源热泵系统优化设计与精细化运行有一定指导意义。
关键词：地源热泵；地埋管；单向取热；水力失调中图分类号：TU83 文献标志码：A文章编号：2096-9422(2021) 03 4)094 >06Test and Analysis of Ground Source Heat Pump Heating-onlyOperation in a Hot Summer and Cold Winter AreaQI Yue-song',YUE Yu-liang',QIAN Kun',XIONG Ze-yu,QIAN Zhi-bo~(1. China Construction Engineering Research Institute,Beijing 101300, China；2.China Machinery TDI International Engineering Co.,Ltd,Beijing 100083, China)Abstract：Based on the test of the actual operation condition in winter for a heating-only project with ground source heat pump (GSHP)system in the hot summer and cold winter area,the summary of the field test and the analysis of the test data，actual operation parameters of the buried pipe are supplied，and the problems in design,implementation and operation of this GSHP project are judged.On this basis，this paper summarizes the opinions and suggestions on the design,implementation and operation of GSHP heating-only system,which can help the optimal design and operation of GSHP system.Keywords：ground source heat pump；buried pipe；one-way heat transfer；hydraulic imbalance0引言随着国家节能减排、清洁供暖工作的持续推进，地源热泵因具有可再生能源利用、节能高效、环保安 全、降低能耗等使用优势，近年来一直受到广泛关注。
低环境温度空气源热泵在北方寒冷地区办公楼应用情况分析
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ ｃ ｏ ｌ ｄ ａ ｒ ｅ ａ；ｌ ｏ ｗ ａ ｍ ｂｉ ｅ ｎｔ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐｕ ｍ ｐ；ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎｇ；ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ
ｔ ｏ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖｅ ｔ ｈｅ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｐ ｕｍ ｐ ｓ ｔ ｏ ｎ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｒ ｎ ｃ ｏ ｌ ｄ ａ ｒ ｅ ａ， ｔ ｈｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｏｕ ｒ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐｕ ｍｐ ｐｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｄ．Ａ ｐ ｐｌ ｙ ｉ ｎｇ ｉ ｔ ｔ ｏ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｆ ｉ ｃ ｅ ｂｕｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ
ｃ ｏ ｎｄ ｕｃ ｔ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ａ ｍｂ ｉ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｐｕ ｍｐ ｃ ａ ｎ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙ ｔ ｈｅ ｄｅ ｍａ ｎｄ ｏｆ ｉ ｎ ｄｏ ｏ ｒ ｃ ｏｍ ｆ ｏ ｒ ｔ ．Ｗ ｈａ ｔ ｉ ｓ ｍｏ ｒ ｅ，ｉ ｔ ｈａ ｓ ｇｏ ｏ ｄ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ，ａ ｎｄ ｃ ａ ｎ
ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ Ｔａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ｃ ｉ ｔ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｓ
某办公楼集中空调工程冷热源部分方案的经济分析2
某办公楼集中空调工程冷热源部分方案的经济分析2 0 引言随着人们对建筑物室内舒适性要求的提高，对建筑物室内空气品质（IAQ）的重视，空调系统为人们创造一个健康、良好的室内空气环境，成为大家共同追求的目标。
现代建筑物室内装修和家具涂料中可能含有有毒、有害的挥发性有机污染物（V.O.C）；室内人员产生CO2、异味等污染物，这些都需要向室内引入足够的新风，以稀释室内污染物。
现代建筑物的密闭性大大提高，如果室内新风量不足，室内污染物积聚、浓度增加，将使室内人员感到不适，工作效率降低，甚至使人生病，称谓“建筑物综合症”。
因此，保证室内新风量是空调系统设计时应该重视的问题。
1 保证室内新风量的控制环节1.1保证室内新风量，首先，要选取合适的新风量标准。
上海国际航运大厦取30m3/h·人；久事大厦取30m3/h·人；上海金茂大厦取34m3/h·人。
根据国内的设计规范，一般取30m3/h·人。
1.2 保证室内新风量需要控制3个环节：a. 新风总量——控制整个系统的新风量，满足该空调系统所有服务区域的人员标准新风量之和；b. 新风分配量——控制送入系统各个末端服务区域的新风量，满足区域内人员的标准新风量；c. 新风均匀性——控制送给服务区域内所有人员新风，满足人员需求新风量，避免区域内一部分人得到多于标准的新风量，而另一部分人得到少于标准的新风量。
1.3三个控制环节的关系如图1所示。
1.4控制新风均匀性，则要求处理好风口布置，气流组织问题，复杂空间尚需对流场进行模拟分析。
控制难度较大（本文不做分析）。
2 VAV系统中新风量问题对于单风机定风量全空气系统，和风机盘管加新风系统，将系统新风总量和新风分配量，根据要求设定并调试好，也就控制了第一环节（新风总量）和第二环节（新风分配量）。
而对于变风量全空气系统，送风量随负荷减小而减少，如何控制第一环节新风总量，目前已有不少文章对此进行了论述，本文着重讨论变风量系统中新风控制第二环节：新风分配量。
某办公楼项目地源热泵系统设计浅析
热泵机组的选择与配置
热泵机组类型：根据项目需求选择合适的热 泵机组类型，如空气源热泵、水源热泵等。
热泵机组容量：根据项目负荷需求计算热泵机 组的容量，并考虑一定的余量。
热泵机组能效：选择能效高的热泵机组，以降 低运行成本和碳排放。
热泵机组配置：根据项目需求配置相应的辅助 设备，如缓冲水箱、水泵、阀门等。
和设备
添加标题
成本预算：估算项目成本， 包括设备采购、施工、维护
等费用
审批备案：将设计方案提交 给相关部门审批备案，确保
项目合法合规
添加标题
添加标题
添加标题
现场勘察：对办公楼所在地的 地质、水文、气候等进行详细
勘察
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添加标题
方案设计：制定详细的设计方 案，包括系统布局、设备选型、
施工方案等
风险评估：分析项目可能面 临的风险，制定应对措施
01
添加章节标题
02
地源热泵系统概述
定义和原理
地源热泵系统：利 用地下热能进行供 暖和制冷的系统
工作原理：通过地下 热交换器，将地下的 热量传递到建筑物内， 实现供暖和制冷
优点：节能环保， 减少对化石燃料的 依赖，降低运行成 本
应用范围：办公 楼、住宅、学校 等建筑物
系统的组成和分类
地源热泵系统的分类：根据地 埋管换热器的形式，可以分为 垂直式、水平式和混合式。
垂直式地源热泵系统：地埋管 换热器垂直埋入地下，适用于
土地面积较小的项目。
地源热泵系统的组成：包括地 源热泵机组、地埋管换热器、 循环水泵、控制系统等。
水平式地源热泵系统：地埋管 换热器水平埋入地下，适用于
土地面积较大的项目。
混合式地源热泵系统：结合垂直 式和水平式地源热泵系统的特点，
地源热泵空调系统运行测试分析
①蒸发 器的设计中可 以将 管路 排列为少进多 出 （ 如４ 进 ８ 出）的 在加工过程中对换热器换 热性能影响较大的是胀管和烘干两个工 方式 ，在制冷剂 液态较多的前半部分 采用较少的 ４ 路 ，充分发挥制冷 序 ，因此这 两个工序 的工艺参数 的制定将决定生产产品的性能。 剂流速快 ，换热效 果好的特点 ，在制冷剂气态较 多的后半部分采用较 ① 胀管过程涉及工艺参数 的制定 。胀管过程是 在胀管机将内螺纹 多的 ８ 路 方式 ，有效地减小制冷剂的压 降。
度 的过 盈量恰 好保证 了翅 片与铜管 的紧密配合 ， 又不会造成胀破铜管。 ② 烘干时工艺参数 的制定 。在将铝 箔冲制成翅 片的过 程中和胀管 过程中会用到润滑油 ，这 些润滑 油残留在翅片上会影响亲水涂层的亲 水性 ，同时 ，铜管里残 留的润滑 油会 影响焊接小弯头的焊接质量 ，因 此胀管后必须将换热器放入 到烘 箱中烘干润滑油。烘干温度的制定非 常重要 ，因为亲水涂层对温度有 一定 的限制 ，若温度太高将会破坏掉 亲水 涂层的亲水性 ，但温度过低 又达不 到烘 干的效果。经过我们的实 验， 将温度设定在 １ ０ ０ ℃～ １ ２ ０ ℃， 烘干时间设定在 ５ Ｏ 分钟非常合适 ， 能够达 到良好 的效果 。
工 业 技 术
山 泰工案 技术
２
地源热泵空调系统运行测试 分析
余 健 （ 上海 一建安装 工程有 限公 司 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ７）
摘 要 ：地源热泵空调 系统 ，是 空调 系统 中一种特 殊的情况，使用这种 空调 ，有 多种要求 ，所以在使 用之前需要做好相 关的测试。对 空调 的控 制 和测试关 系到 了空调 的后期使 用，为了提 高质 量和舒 适度，根据 实际的运行特性 来做 出设 计和判断是必须的 这些数据基础 也可 以提供 一些 帮助， 同时也可以帮助 实现空调的进一步发展 。
寒冷地区地源热泵系统运行管理若干问题探讨
㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第１０期(总第４６卷㊀第３３２期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀建筑节能㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ʏ运行管理与调试ｄｏｉ:１０.３９６９∕ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣７２３７.２０１８.１０.０２０收稿日期:２０１８￣０３￣１２ꎻ㊀修回日期:２０１８￣０３￣３０∗基金项目: 十三五 国家重点研发计划专项资助项目:近零能耗建筑技术体系及关键技术开发子课题 严寒寒冷地区示范工程实施效果评价研究(２０１７ＹＦＣ０７０２６１０－０４)寒冷地区地源热泵系统运行管理若干问题探讨∗魏林滨１ꎬ㊀李㊀翠２ꎬ㊀王占东３ꎬ㊀时敬磊１ꎬ㊀王衍争１ꎬ㊀梅国永１(１ 山东省建筑科学研究院ꎬ济南㊀２５００３１ꎻ２ 山东鲁咨招标咨询服务中心ꎬ济南㊀２５００１３ꎻ３ 济南市技师学院ꎬ济南㊀２５００３２)摘要:㊀在国内地源热泵系统相关研究的基础上ꎬ结合山东地区地源热泵系统的应用实践与能效测评ꎬ总结出地源热泵系统运行管理过程中存在的主要问题ꎬ从运行技术㊁管理技术㊁监测与评价方面提出解决方案ꎬ为今后地源热泵系统运行管理技术标准的编制和运行管理人员的日常工作提供参考和借鉴ꎮ关键词:㊀地源热泵ꎻ㊀运行管理ꎻ㊀寒冷地区中图分类号:㊀ＴＵ８３㊀㊀㊀文献标志码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀１６７３￣７２３７(２０１８)１０￣００９１￣０５ＯｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆＧｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅＨｅａｔＰｕｍｐＳｙｓｔｅｍｉｎＣｏｌｄＺｏｎｅＷＥＩＬｉｎ－ｂｉｎ１ꎬＬＩＣｕｉ２ꎬＷＡＮＧＺｈａｎ－ｄｏｎｇ３ꎬＳＨＩＪｉｎｇ－ｌｅｉ１ꎬＷＡＮＧＹａｎ－ｚｈｅｎｇ１ꎬＭＥＩＧｕｏ－ｙｏｎｇ１(１ ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈꎬＪｉｎａｎ２５００３１ꎬＣｈｉｎａꎻ２ ＳｈａｎｄｏｎｇＬｕｚｉＢｉｄｄｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒꎬＪｉｎａｎ２５００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ３ ＪｉｎａｎＴｅｃｈｎｉｃｉａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＪｉｎａｎ２５００３２ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＭａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄꎬｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍｉｎＣｈｉｎａꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅａｎｄｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍｉｎＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ.Ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｒｏｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎꎬｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｄａｉｌｙｗｏｒｋｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｅｒｓｏｎｎｅｌ.㊀㊀Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐꎻｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎻｃｏｌｄｚｏｎｅ０ 引言自２０世纪９０年代ꎬ地源热泵技术进入我国以来ꎬ其凭借良好的节能与环境效益得到了日益广泛的应用ꎬ无论是装机容量ꎬ还是应用面积ꎬ在世界上都排在前列ꎮ但是随着地源热泵应用的快速推进ꎬ社会各界对其节能效果和环保影响不乏质疑的声音ꎮ 十二五 期间ꎬ山东省浅层地热能供暖制冷面积达３８００万ｍ２ꎬ其中２０１５年度建成７５０万ｍ２ꎬ但是２０１６年度只建成３５１万ｍ２ꎬ减少了５３ ２％ꎮ同时ꎬ德州㊁威海㊁潍坊等地源热泵技术应用较早的地区也有不少地源热泵系统供暖项目停止使用ꎮ杨灵艳等人对寒冷地区７４个地源热泵项目进行了能效调研和节能量分析ꎬ得到当时地源热泵供暖和供冷的系统性能系数不满足ＧＢ/Ｔ５０８０１ ２０１３«可再生能源建筑应用工程评价标准»要求的比例分别达到５３ ６％和４７ ５％[１]ꎮ吴忠隽等人对寒冷地区１５个集中式水－水热泵集中供热系统中２２台热泵机组制热工况进行了现场实测ꎬ其中１６台热泵机组实际运行ＣＯＰ与额定值存在较大差距ꎬ占测试热泵机组的７３％[２]ꎮ地源热泵系统的应用效果与理论有较大偏差ꎬ部分系统运行存在能耗高㊁经济性不佳的问题ꎮ马宏权等人对水源热泵应用与水体热污染进行了分析研究ꎬ得出水体热污染可能对脆弱的水生动植物生态平衡造成破坏并带来环境问题ꎬ发生水体热污染可能性最大的是湖泊ꎮ地下水地源热泵则可能存在季节性负荷不平衡造成的热积累ꎬ对地下水的自净过程产生影响[３]ꎮ除此之外ꎬ运行管理不完善也会造成设备管道泄露导致地下水水质污染和循环换热防冻液渗漏导致土壤污染ꎮ笔者自２０１１年开始对山东地区的地源热泵系统建筑应用示范项目进行能效测评ꎬ从形式检查㊁性能检测和能效评估方面ꎬ总结得出地源热泵系统存在的主要问题是设计㊁施工不规范ꎬ运行管理不科学ꎮＧＢ５０３６６ ２００９«地源热泵系统工程技术规范»对地源热泵系统工程的设计㊁施工及验收做出了明确的规定ꎬ只要建设管理部门加强地源热泵项目建设的设计㊁施工㊁验收等各个环节的闭合式管理监督检查ꎬ就可以解决设计㊁施工不规范问题ꎮ但是运行管理还是缺乏相关标准规范的指导ꎬ本文将国内相关研究与应用实践和能效测评结合分析ꎬ从运行技术㊁管理技术㊁监测与评价方面提出解决方案ꎮ１㊀主要运行问题１ １㊀系统综合效能调适地源热泵系统复杂ꎬ子系统之间关联性较强ꎬ传统的调试体系已不能满足建筑动态负荷变化和实际使用功能的要求ꎮ因此笔者在总结归纳近几年能效测评工作中的经验成果的基础上ꎬ引入ＪＧＪ/Ｔ３９１ ２０１６«绿色建筑运行维护技术规范»等多部标准研究中的 综合效能调适 概念ꎬ提出在竣工阶段后交付前ꎬ以及系统运行前期采用新的具有针对性的综合效能调适体系ꎬ通过对系统的调试验证㊁性能测试验证㊁综合效果验收和季节性工况验证ꎬ以确保系统满足不同负荷工况运行和用户实际使用功能的要求ꎮ德州某大型住宅项目土壤源地源热泵系统的综合效能调适方案包括了四个阶段的内容:现场检查阶段对现场设备安装进行设计符合性检查ꎬ并对系统运行和维护情况进行形式检查ꎻ平衡调试验证阶段对空调风系统与水系统的平衡度进行验证ꎬ对各风口风量和各水路流量的设计值进行校核ꎻ设备性能测试及自控功能验证阶段对机组㊁水泵㊁风机等主要设备进行实际性能测试ꎬ对系统自控功能进行对点验证㊁控制逻辑验证及软件功能验证ꎻ系统联合运转和综合效果验收阶段对系统的设备性能㊁自控功能及系统间相互配合进行性能调试ꎬ以系统性能系数最优为目标ꎬ检验并调整实际使用要求和系统运行相适应的调节方案ꎮ该系统综合效能调适报告包含施工质量形式检查报告㊁风系统和水系统平衡验证报告㊁系统自控功能验证报告㊁系统联合运行调试报告㊁系统综合效能调适过程中的问题日志及解决方案ꎮ１ ２㊀低温热源换热系统运行问题１ ２ １㊀低温热源温度变化低温热源换热系统运行时ꎬ由于极端天气引起建筑冷热负荷需求过大等原因ꎬ在潍坊㊁沂水㊁威海几个满负荷使用的土壤源和地表水地源热泵系统的能效测评中均出现了低温热源侧冬季供水温度低至４~５ħ和夏季供水温度高达３０ħ以上ꎮ低温热源应用设备布置区域过高的冬季温降和夏季温升ꎬ一是会影响地源热泵系统的高效安全运行ꎬ低温热源换热系统换热量和换热温度的降低ꎬ导致热泵机组制冷(制热)性能系数下降ꎬ甚至会出现冬季蒸发侧结冰和夏季压缩机过载ꎮ一般情况下土壤温度每升高或降低１ħꎬ获取同样冷量或热量时系统能耗增加３％~４％[４]ꎮ二是会影响布置区域的生态环境ꎬ产生土壤和水体的热污染ꎬ造成土壤生态系统的破坏ꎬ以及水体水质的恶化ꎬ另外地表水体中藻类的繁殖也会对系统的运行带来困难ꎮ因此应对低温热源温度进行实时监测ꎬ当低温热源应用设备布置区域的冬季温降和夏季温升超过一定范围时[２](通常与初始温度相比不宜超过２ħ)ꎬ采用地源热泵系统间歇运行ꎬ或者使用太阳能集热器㊁空气源换热装置和热水锅炉等辅助热源系统运行ꎮ１ ２ ２㊀热平衡运行山东省可再生能源建筑应用示范项目中存在大量冷热不平衡运行的地源热泵系统ꎮ特别是住宅项目限于末端设备的初投资和用户以供暖需求为主等原因ꎬ八成以上的系统只在冬季供暖运行ꎮ即使是冬夏两用的地源热泵系统ꎬ也存在冷热不平衡的运行现象ꎬ一方面是热平衡计算不准确或与实际使用偏差较大ꎬ另一方面是设计的复合系统热平衡运行策略不合理ꎮ例如德州某太阳能企业的酒店项目设计的复合冷热源系统包括地埋管地源热泵㊁螺杆式冷水机组(带冷却塔)㊁直燃型溴化锂吸收式冷热水机组和金属－玻璃真空管型太阳能集热器ꎬ热平衡论证可实现供热和供冷工况的完全热平衡运行ꎮ但是在系统能效测评过程中ꎬ还是存在热平衡运行切换不合理ꎬ控制逻辑不清晰的运行现象ꎮ因此ꎬ热平衡运行方案应根据供热㊁空调或加热生活热水的负荷特征㊁各低温热源换热系统规模ꎬ确定各低温热源换热系统运行切换参数ꎬ科学调配地源侧换热系统与空气源换热系统㊁太阳能换热系统㊁热水锅炉换热系统的运行时间ꎬ保证年度周期内低温热源换热系统运行热平衡在２０％以内[４]ꎬ同时应兼顾各低温热源换热系统工作工况下热泵机组制冷(制热)性能系数ꎬ实现系统年度周期运行节能目标[５]ꎮ热平衡运行方案中应在充分利用地埋管㊁地下水和地表水低温热源换热系统的前提下ꎬ安排空气源换热系统㊁太阳能集热换热系统运行ꎮ如果室外空气温度适宜或太阳辐照度较高(一般太阳辐照度达到６００Ｗ/ｍ２时ꎬ即可使用直膨式太阳能换热系统的热泵运行模式)的情况下ꎬ也可优先运行空气源换热系统㊁太阳能集热换热系统[６]ꎮ国内外研究得出ꎬ太阳能(空气源或热水锅炉) 地源热泵复合系统供暖运行时ꎬ应以热泵系统蒸发器进口水温作为切换参数[４]ꎻ冷却塔 地源热泵复合系统空调运行时ꎬ应以冷凝器出口水温与室外湿球温度的差值作为切换参数[７]ꎮ１ ２ ３㊀低温热源直供对于可采用低温热源直接供暖空调的地源热泵系统ꎬ应根据低温热源换热系统的换热温度和建筑热负荷需求等情况ꎬ制定科学合理的运行方案ꎬ及时切换热泵机组旁通管路和专用换热机组ꎮ济南某企业节能示范楼暖通空调系统包括地埋管地源热泵㊁冷却塔㊁新风机组㊁辐射地板ꎮ夏季地埋管换热系统直供辐射地板高温冷水供冷ꎬ并使用冷却塔和热泵机组供给新风机组低温冷水冷冻除湿ꎻ冬季地埋管地源热泵供给辐射地板循环热水供热ꎮ该系统夏季空调耗电量相比常规系统运行可节电６０％以上ꎮ目前国内中深层地热源热泵已开始研究和应用ꎬ通过对已投入使用的项目运行情况的实测调研ꎬ得到热源侧单个取热孔循环水量在２０~３０ｍ３/ｈ时ꎬ出水温度可达２０ １~２９ ８ħ[８]ꎮ今后ꎬ一方面随着我国建筑围护结构节能标准的持续提高ꎬ建筑物的冷热负荷大幅降低ꎮ另一方面随着暖通空调设备的持续创新ꎬ温湿独立处理㊁毛细管网辐射供热供冷等技术的研发改进ꎬ为高温冷水和低温热水在空调和供暖系统提供了应用方式ꎮ国内研究表明ꎬ毛细管网辐射供热供冷技术的高温冷水应用温度一般在１６~１８ħꎬ低温热水应用温度一般在２８~３２ħ[９]ꎮ因此ꎬ应用新技术㊁新产品的暖通空调系统ꎬ当建筑物冷热负荷需求较低且低温热源供水温度满足暖通空调设备运行要求ꎬ可采用低温热源直接供暖空调时ꎬ应制定科学合理的运行方案ꎬ使地源热泵系统发挥出更大的节能效益和经济效益ꎮ１ ２ ４㊀地埋管部分负荷运行地埋管换热系统部分负荷运行时ꎬ只需要部分地埋管换热器就可满足系统运行要求ꎮ分时分区切换使用地埋管换热器ꎬ并优先切换使用具有更多更广热量传递土壤的外围地埋管换热器ꎬ一方面可使地埋管布置区域的土壤温度整体平衡ꎬ防止局部土壤温度过热ꎬ另一方面可以给土壤温度一定的恢复期ꎬ有利于增强地埋管的换热效果ꎮ另外ꎬ有全年生活热水需求时ꎬ在过渡季节仅需要使用部分地埋管作为热源ꎬ此时也应分时分区切换使用地埋管换热器ꎮ国内研究表明ꎬ在部分负荷运行工况下ꎬ地源热泵系统的地埋管群采用分区运行控制模式的节能率可达到２０％以上ꎬ高于地源侧循环水泵变流量运行控制模式(水泵变频运行模式节能率在１０％~１５％)[１０]ꎮ１ ３㊀热泵机组运行问题１ ３ １㊀部分负荷运行调节地源热泵的运行能耗应站在系统总能耗的角度考虑ꎬ应使投入运行的设备数量最少ꎬ且应考虑设备轮换和设备机械寿命的消耗问题ꎮ一般可设置机房群控系统来综合考虑各种因素ꎬ机房群控系统的预设逻辑和控制参数应在运行调节过程中根据时间调节ꎮ没有机房群控系统ꎬ运行管理人员应结合热平衡运行方案ꎬ根据室外环境参数㊁室内使用情况㊁机组实际负荷及时调整开机数量ꎮ我国各项目均只针对设计工况的负荷进行计算ꎬ然后进行地源热泵系统设计与选型ꎬ突出问题是过大的安全系数和缺乏部分负荷工况运行策略[１１]ꎮ同时由于入住率和使用率较低的原因ꎬ热泵机组不可避免会处于小负荷运行工况ꎬ但是小负荷运行会造成系统整体效率低下ꎬ这时通常采用多机组或多压缩机机组ꎬ通过调节机组或压缩机的开启台数来满足建筑供暖空调负荷需求的变化ꎮ但在建筑供暖空调负荷小于单台压缩机５０％以下时ꎬ压缩机会在停机和满负荷出力之间频繁间歇运行ꎬ在压缩机启动过程中会造成很多的能源消耗ꎮ根据国内研究表明ꎬ通过日常管理经验和理论模拟分析ꎬ可以将压缩机的最大出力负荷适当降低(一般在６０％~８０％)ꎬ延长压缩机每次工作时间ꎬ避免压缩机频繁启停ꎬ进而进一步降低热泵机组运行能耗[１２]ꎮ１ ３ ２㊀管路阀门与热泵机组联动通过近几年对山东省地源热泵系统的能效测评ꎬ发现在通过调节热泵机组的开启台数和顺序ꎬ来适应建筑物负荷变化ꎬ达到热泵系统节能运行的目的ꎬ热泵系统运行参数的测试数据往往偏离设计工况ꎬ无法真正实现热泵机组和水泵的 一对一 运行模式ꎮ例如德州某商务办公大楼的地埋管地源热泵系统设计有２台热泵机组ꎬ当建筑物冷负荷需求降低到１台热泵机组制冷量时ꎬ其中１台热泵机组和对应的循环水泵停机ꎮ当水管路阀门延时自动或手动关闭时ꎬ此时用户侧和地源侧循环水泵的功率分别为５３ １ｋＷ和５２ ７ｋＷꎬ热泵机组满负荷的功率为２０５ ５Ｗꎻ当热泵机组上的水管路阀门没有延时自动或手动关闭时ꎬ此时用户侧和地源侧循环水泵的功率分别为５８ ８ｋＷ和５６ ８ｋＷꎬ热泵机组满负荷的功率为２１６ １ｋＷꎬ循环水泵功耗增加９％以上ꎬ热泵机组功耗增加５％以上ꎮ造成系统能耗增大的原因是用户侧和低温热源侧水流在停机的热泵机组处旁通后ꎬ一方面进入运行机组的循环水流量偏低ꎬ热泵机组两器换热温差增大ꎬ增加了机组运行功耗ꎬ另外造成热泵机组频繁启停ꎬ增加了机组启动功耗并影响机组寿命ꎻ另一方面循环水泵运行偏离设计工况ꎬ循环总流量增大ꎬ增加了水泵运行功耗ꎮ因此ꎬ应重视多台热泵机组的运行管理ꎬ避免出现后投入或先撤出运行的热泵机组水管路上阀门的开启或关闭没有与热泵机组的启停相联动ꎬ影响地源热泵系统的节能和安全运行ꎮ２㊀主要管理问题２ １㊀合同服务地源热泵系统从投入使用到正常运行需要较长时间ꎬ而且随着系统长年运行ꎬ机电设备逐渐磨损ꎮ因此ꎬ建设单位和运行管理单位与设备供应商和施工安装单位签订的合同中应重视售后服务的内容ꎮ明确实时监控服务㊁维护保修服务㊁人员培训及配件供应等售后服务内容和期限ꎻ要求提供系统运行记录数据分析ꎬ并根据实际运行情况对系统进行持续调试培训服务ꎮ另外ꎬ地源热泵系统的建设是一项系统工程ꎬ我国现阶段地源热泵系统仍存在设备供应商和施工安装单位ꎬ在系统投入使用后ꎬ由于各种原因导致无法履行合同进行持续服务的情况ꎮ冯国会经过调研分析得出寒冷地区地源热泵取得较好的应用效果ꎬ发挥可观经济性的主要原因包括专业公司提供优质的运行管理和维保服务ꎬ引进相关优秀技术人员等[１３]ꎮ因此ꎬ对规模较大㊁组成较复杂的地源热泵系统ꎬ运行管理单位应委托具有能效测评㊁系统测试资质的机构ꎬ定期对地源热泵系统进行全面综合效能调适和能效测评ꎬ分析诊断地源热泵系统的运行状况ꎬ提供持续改进的建议等技术咨询服务ꎮ２ ２㊀规章制度地源热泵系统的运行管理需要现代化㊁专业化的管理模式ꎬ运行管理单位应参照ＩＳＯ９００１㊁ＩＳＯ１４００１㊁ＩＳＯ１８００１等先进的国际标准管理体系建立健全自身的管理工作制度ꎬ以保证地源热泵系统的运行达到节约能源㊁保护环境㊁降低运行成本的目标ꎮ管理工作制度应包括岗位责任制度㊁考核奖惩制度㊁节能管理制度㊁安全生产制度㊁运行值班制度㊁交班接班制度㊁巡回检查制度㊁事故应急预案㊁机房管理制度㊁计量收费制度和档案管理制度等ꎮ制度的合理性和可行性需要日常管理工作的检验ꎬ应及时总结运行管理工作中的经验教训ꎬ持续完善建立起来的管理工作制度ꎮ另外ꎬ运行管理单位的运行操作规程是系统运行管理人员操作㊁维护㊁保养等工作的规范性技术文件ꎬ运行管理单位应根据自身的系统类型㊁系统规模㊁系统使用工况等特征ꎬ制定完善系统的运行操作规程ꎮ运行操作规程应包括设备操作规程㊁运行调节预案㊁故障诊断与处理办法㊁维护保养规程等ꎮ由于建筑使用功能的变化㊁设计条件与现场实际不符等多种原因ꎬ应及时总结系统运行操作与调节等工作中的经验教训ꎬ不断地对运行策略进行调整优化ꎮ３㊀监测与评价问题３ １㊀监测与控制数据监测系统是对地源热泵系统的运行参数进行最基本的监测ꎬ具有能效监测功能ꎬ能自动采集能效评价所需的相关数据ꎬ并按照相关要求向主管部门数据中心传输数据ꎮ特别是能够提供全年运行方案的策略ꎬ并根据实际运行参数进行优化调整ꎮ数据监测系统应按照山东省工程建设标准ＤＢ３７/Ｔ２３９６ ２０１３«可再生能源建筑应用工程监测技术标准»进行建设ꎬ并可按照地源热泵系统实际情况增加低温热源换热系统中地温㊁水温㊁水质㊁压力等ꎬ以及建筑内温度㊁湿度㊁ＣＯ２浓度等运行数据的监测ꎮ建筑面积超过２００００ｍ２的建筑ꎬ其地源热泵系统的容量较大ꎬ采用计算机控制的中央监控与管理系统有助于提高系统的运行管理水平ꎬ如果采用人工管理ꎬ则全年运行方案难以落实ꎮ中央监控与管理系统是对地源热泵系统的运行参数进行监测ꎬ并与中央监控平台联接ꎬ实现自动控制的系统管理ꎮ３ ２㊀系统经济运行评价系统经济运行评价是对地源热泵系统投入正常运行的一种科学评定ꎮ运行管理单位应根据不同系统经济运行评价参数的特点ꎬ制定合理的评价时间ꎮ对于热泵机组制热(制冷)性能系数等瞬时参数应实时监测评价ꎬ对于系统能效比等季节参数应在每个供暖㊁空调季结束后评价ꎮ计算地源热泵系统经济运行评价的参数ꎬ有助于判断系统运行状态ꎬ提高系统运行效能ꎮ评价参数的计算采用不同时间节点ꎬ有接近于设计状态下的热泵机组制冷和制热性能系数ꎬ也有季节性的季节系统能效比㊁水泵输送系数等ꎮ４㊀结论地源热泵系统运行管理需要综合运用运行技术㊁管理技术和监测与评价ꎬ对运行过程中各个环节的问题分析讨论ꎬ实现管理 运行 评价 改进管理 改进运行的持续动态高效的管理模式ꎮ运行技术主要是系统运行时ꎬ低温热源换热系统和机房内冷热源系统中各设备的巡查㊁调节㊁维护等内容ꎮ通过运行技术ꎬ提高管理人员的专业技能ꎬ是保证系统稳定安全㊁经济节能㊁高效环保运行的基础ꎮ管理技术主要是系统管理体系的建立和执行等内容ꎮ通过管理技术ꎬ制定运行管理制度ꎬ规范管理人员行为ꎬ预防运行事故的发生ꎬ对提高系统管理水平具有重要的意义ꎮ系统运行监测与评价主要是通过人工或信息化的手段对系统运行参数进行监测ꎬ采集系统运行相关数据ꎬ得出系统经济运行评价参数ꎬ为系统运行的持续优化提供技术数据ꎮ参考文献:[１]杨灵艳ꎬ徐伟ꎬ朱清宇ꎬ等.寒冷地区地源热泵能效调研与节能量分析[Ｊ].暖通空调ꎬ２０１５ꎬ４５(４):８－１２.[２]吴忠隽ꎬ魏庆芃ꎬ邓杰文ꎬ等.集中式电驱动水－水热泵机组制热工况运行能效实测分析[Ｊ].暖通空调ꎬ２０１７ꎬ４７(７):１４７－１５２.[３]马宏权ꎬ龙惟定.水源热泵应用与水体热污染[Ｊ].暖通空调ꎬ２００９ꎬ(７):６６－７０.[４]姚灵锋ꎬ蔡龙俊.地源热泵热平衡问题的研究及工程应用[Ｊ].节能技术ꎬ２００９ꎬ２７(２):１４０－１４４.[５]马宏权ꎬ龙惟定.地埋管地源热泵系统的热平衡[Ｊ].暖通空调ꎬ２００９ꎬ３９(１):１０２－１０６.[６]胡映宁ꎬ林俊ꎬ乔振勇ꎬ等.太阳能集热蒸发器与土壤换热器混合型热泵系统运行特性实验研究[Ｊ].太阳能学报ꎬ２０１０ꎬ３１(１１):１４２３－１４２８.[７]ＹａｖｕｚｔｕｒｋＣｅｎｋꎬＳｐｉｔｌｅｒＪｅｆｆｒｅｙＤ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｈｙｂｒｉｄｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐｓｙｓｔｅｍｓｕｓｉｎｇａｓｈｏｒｔｔｉｍｅｓｔｅｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ[Ｇ].ＡＳＨＲＡＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓꎬ２０００ꎬ１０６(２):１９２－２０９.[８]邓杰文ꎬ魏庆芃ꎬ张辉ꎬ等.中深层地热源热泵供暖系统能耗和能效实测分析[Ｊ].暖通空调ꎬ２０１７ꎬ４７(８):１５０－１５４.[９]王婷婷.毛细管平面辐射空调系统设置方式与运行策略研究[Ｄ].济南:山东建筑大学ꎬ２０１２.[１０]王亮ꎬ邹勤ꎬ刘东.地源热泵系统地埋管群分区运行控制策略研究[Ｊ].太阳能学报ꎬ２０１７ꎬ３８(１):１２７－１３３.[１１]吴忠隽ꎬ魏庆芃ꎬ邓杰文ꎬ等.集中型热泵系统关键设计参数[Ｊ].暖通空调ꎬ２０１７ꎬ４７(１２):１３１－１３７.[１２]李炳熙ꎬ王永镖ꎬ姜宝成ꎬ等.地源热泵小负荷状态下的运行优化[Ｊ].太阳能学报ꎬ２００３ꎬ２４(５):７１３－７１７.[１３]冯国会ꎬ盖群ꎬ刘馨ꎬ等.寒冷地区地源热泵应用效果研究[Ｊ].建筑节能ꎬ２０１６ꎬ４４(１２):１－４.作者简介:魏林滨(１９８４)ꎬ男ꎬ山东东营人ꎬ硕士研究生ꎬ高级工程师ꎬ主要从事建筑节能㊁暖通空调㊁绿色建筑㊁被动式建筑技术咨询和测试工作研究(ｗｅｉｌｉｎｂｉｎ１９８４＠１６３.ｃｏｍ)ꎮ(上接第９０页)口以获得均匀的光线ꎮ另外ꎬ采光窗附近的天花板也可以设计成斜面或曲面以增加远窗的照明ꎮ图７㊀墙体反射光线㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图８㊀室外反射光线Ｆｉｇ ７ＷａｌｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＲａｙｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｉｇ ８Ｏｕｔｄｏｏｒｒｅｆｌｅｃｔｅｄｌｉｇｈｔ４ 结语本文通过对河北工业大学１２教学楼这一典型的带有折线型内廊和直线型内廊的建筑进行采光系数的实测ꎬ并对实测数据进行对比分析ꎬ得到折线型内廊和直线型内廊内部的天然采光特性ꎬ以及主要影响建筑内廊天然采光的采光方式ꎬ即 尽头窗 采光和 开敞房间 采光两种方式ꎮ随后本文针对这两种采光方式提出对建筑内廊中的天然采光问题的优化策略ꎬ通过在设计上和技术上的优化以求得建筑内廊中更好的采光状况ꎬ最终达到减少内廊人工照明从而节约能耗的目的ꎮ参考文献:[１]张志芳.单内廊式建筑内廊自然采光优化策略研究[Ｄ].邯郸:河北工程大学ꎬ２０１１.[２]陈彦君.基于侧窗形式的重庆地区高校普通教室天然采光研究[Ｄ].重庆:重庆大学ꎬ２０１４.[３]贺栋.郑州地区教学建筑绿色节能设计研究[Ｄ].郑州:郑州大学ꎬ２０１２.[４]何荥ꎬ陈彦君.高校普通教室侧窗采光研究[Ｊ].灯与照明ꎬ２０１４ꎬ３８(１):１－４.作者简介:袁景玉ꎬ男ꎬ河北石家庄人ꎬ教授ꎬ硕士研究生导师ꎬ研究方向:建筑技术科学(１５８５２１２９９３＠ｑｑ.ｃｏｍ)ꎮ。
某办公楼地源热泵系统可行性研究分析报告
中铁建办公楼地源热泵系统可行性研究报告目录0研究报告概要 (4)第一章项目综述 (13)1.1气象地理条件 (10)1.2项目概况 (10)1.3计算依据 (10)1.4建筑资料 (11)第二章建筑的冷热负荷 (13)2.1室外设计计算参数 (13)2.2室内设计计算参数 (13)2.3建筑负荷估算 (14)2.4主要设备容量的选择 (15)第三章地源热泵空调技术的适宜性 (17)3.1地源热泵空调系统简介 (17)3.2地源热泵在本项目中应用的适宜性 (19)3.2.1地质条件 (24)3.2.2气候条件 (24)3.2.3建筑负荷特性 (24)3.2.4地埋管所需空间 (24)3.2.5地源热泵系统的冷热平衡 (24)3.3地源热泵空调全寿命周期技术经济分析 (24)3.3.1与常用空调系统的运行费用比较 (24)3.3.2与常用空调系统的初投资比较 (24)3.3.3与常规空调全寿命周期的回收期分析 (24)3.3.4与常规空调全寿命周期的技术分析 (25)第四章地源热泵系统埋管工程技术方案 (27)4.1 土壤热工实验 (27)4.1.1 概述 (27)4.1.2 单位孔深地埋管的换热量与建议 (27)4.2 方案设计 (27)4.2.1 土壤换热系统换热量计算 (27)4.2.2 土壤换热系统的设计 (27)第五章室内空调末端系统 (35)5.1 中央空调末端形式及原理 (27)5.2 地源热泵系统室内末端设备的选择与比较 (27)第六章地源热泵监测与控制系统 (39)6.1 地源热泵监控系统的主要功能 (43)6.2 地源热泵自动控制系统 (45)6.3 运行维护 (43)第七章技术支持 (50)0研究报告概要一、三种方案及其比较中铁建A座办公楼可能备选的采暖制冷方案有如下三种：1.集中式地埋管地源热泵系统2.冷水机组与锅炉配套3.冷水机组与城市热网配套以上三种可备选的方案技术经济比较详见表0.1-0.3。
某写字楼地源热泵冬季供暖性能测试及节能分析
中图分 类号 ：Ｔ ８ ２１ Ｕ ３．
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： ６ ８ ４ （ ０ ７）３ ０ ３ — ４ １０ — ４９ ２０ ０— ０ ００ ０
Ｏ 引 言
据 报道 ， 在不 提供采 暖 的条件 下 ， 占总建筑 面积 不 到 １％的公共 建筑 能耗 ， ５ 占总 建筑 能耗 的 ４ ．％。 ７３ 公共 组 的运行 ， 而影 响到整 个地 源热泵 系统 的制热性 能 。 从 本文 以北 京某 写字 楼 （ 公共 建筑 ） 的地 源 热泵 系统
土壤温度 比较稳定 ， 受室外空气温度影 响较小 ， 制热 、
制冷 系数 比空 气 源热泵 要 高 ，运行 费用 为普 通 中央空 调 的 ５ ％ ０ ０ ６％ ， 是一种 节 能 、 环保 和可 持续发 展 的空
调技术 ， 应该在国内得到大面积的推广 ， 特别是加大在
建 筑能 耗较 大 的公 共建筑 中应 用 。
建筑面积预计到 ２２ 年将增加 ６ ～ Ｏ ｍ ，如果不 为实验对象 ，测试了初寒期和末寒期地源热泵机组运 ００ Ｏ７ 亿 采取节能措施 的话 ，建筑能耗将增加 ３０ ～ １０ ３０ ４ ０ 亿 行时埋管水流量 Ｗ、 空调水流量 、 循环泵消耗功率 ｋ ，而 国家 至 ２２ Ｗｈ ００年公 共 建 筑 能 耗 的增 长 目标是 ｐ、 组 的 消耗 功率 ｐ 埋 管 水侧 进 、 口温度 （ ｔｔ 机 出 ｔ，ｕ ｉ ｏ） １０～ ４０ ｋ ，任务艰巨。为建设 节约型社会 ， １０ １０ 亿 Ｗｈ
和空调供热水侧 的进 、 口温度（ｉｔ ， 出 ， ）对机组在整 个 地 源热泵 系统 中的性能 系数 以及运 行稳 定性进 行 了
调 研 ， 分 别与 空 气源 热 泵 、 炉 取 暖进 行 了 比较 ， 并 锅 分
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寒冷地区某办公楼地源热泵空调系统运行分析摘要结合寒冷地区某办公楼地源热泵项目，介绍了浅层地热地质条件的测试结果。
土壤热平衡分析结果表明，如果地源热泵机组全年向岩土体排热量为1. 425TJ，经过一个制冷季和一个供暖季后，岩土体温度升高幅度为0.30℃。
运行数据分析结果表明，地源热泵冷凝器与蒸发器进出口温差在运行过程中通常小于设计温差，造成水泵能耗偏高，建议采用定温差、水泵变频调节的控制方式。
关键词地源热泵; 空调系统; 热平衡; 定流量系统; 节能; 办公建筑0 引言根据地热能换热形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
其中地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统由于受到使用条件和环境保护的限制很难推广，地埋管地源热泵系统则应用广泛。
地埋管换热器又分为水平式和竖直式，由于水平埋管式占地而积大并且不能较好地利用地热能，因此竖直埋管式得到了更为普遍的应用。
国内近些年陆续出现了一些竖直埋管式地源热泵项目，比如山东建筑大学学术报告厅地源热泵系统采用25 组并联的竖直U 形埋管组成室外换热器。
虽然竖直埋管式地源热泵系统应用的可行性己经在实际工程中得到证明，但是缺乏对实际运行数据包括如何进行热平衡以及系统节能性等各个方而的具体分析论证。
本文通过寒冷地区某办公楼地源热泵系统的测试，对地源热泵系统运行的可行性和节能性进行分析，为竖直埋管式地源热泵空调系统的设计提供理论依据。
1 工程实例1.1 工程概况寒冷地区（北京市）某办公楼项目占地7469.37m2，办公楼建筑而积36350.07m2，其中地下13716.73m2，地上22633.34m2。
工程空调系统夏季冷负荷为1935.67kW，冬季热负荷为1353.78kW。
夏季制冷供回水温度为7℃/12℃，冬季供热供回水温度为45℃ /40℃。
1.2 系统设置该工程中地源侧采用100m 长竖直双U 形地埋管换热器408 组。
末端采用风机盘管加新风系统，部分房间采用全空气系统。
空调水系统为两管制定流量系统。
空调系统供回水压差为0.32MPa，定压值为0.35MPa。
工程中设计冷热负荷相差较大，导致冬夏季循环水流量相差也较大，故选用两套水泵系统，冬夏季各用一套。
水泵设置如表1 所示。
从中可以看出：夏季空调侧流量为391m³/h，电动机功率为74kW；地源侧流量为468M³/h，电动机功率为110kW。
冬季空调侧流量为440m³/h，电动机功率为110kW；地源侧流量为334.4m³/h，电动机功率为74kW。
表1 水泵设置2 浅层地热地质条件测试地埋管地源热泵应用中非常重要的参数是土壤温度，目前国内外许多专家、学者的研究成果表明：地下5m 以下的土壤温度全年基本不受外界气温影响。
在工程建设前进行可行性和适宜性分析，确定项目所在地的适宜埋管深度及该范围内的地层热物性参数。
钻了两个深度100m 的地层勘探孔，采用双U 形埋管方式，埋管深度为100m, 测试时间为48h，地温测量工作具体参数见表2。
表2 地温测量在完成现场成孔、下管、回填工作并静置Za 后，完成了测试孔内的地温测试工作，具体测量结果如图1 所示( 测试结束时刻为2010-03-18T10:39，室外温度为2.7℃)。
图1 测试孔地温随深度变化曲线从图1 可以看出，受地而空气温度波动影响，地表下浅层温度变化较大，深层温度不受地而空气温度波动的影响，总体上随深度增加而升高。
对图1 中相对稳定的温度实测值( 深度20~95m)进行计算可得，其地温梯度为2.3℃/100m。
地埋管地源热泵系统的埋管基本处于地下2m以下，根据上述测量的地温数据，选取PE 管内2m以下的实测温度进行加权平均可得，该场地2~100m的原始地温可取值为15.48℃。
3 土壤热平衡地埋管地源热泵周期运行后土壤温度出现上升或下降是土壤热量收支失衡的两种后果，都对系统持续稳定运行不利。
土壤的热平衡是个复杂多变的过程，地埋管换热器周围土壤温度的变化总是由内向外逐层传递，任何一点的逐时温度主要由冬夏季两条周期性变化的日平均温度波的相位和波幅叠加决定，同时受空调间歇运行造成的多条逐时温度波变化影响，另外还与分层地质差异、多变地下水含量与流速等诸多微观因素有关。
本文中的热平衡是指在无地下水流动情况下的热平衡。
为了防比地源热泵热失衡问题的发生，进行了地质热物性试验，经分析计算，该工程计算场区浅层（100m 以内）地热静态储量为4.75TJ/℃（岩土体每变化1℃释放或吸收的热量，数据由项目勘察评估报告提供）。
根据工程场区所在地浅层地热地质条件，结合地源热泵系统室外热源部分应用空间条件和系统年排热、取热量，可按式（1）计算年度供冷、供暖季后地层平均温度变化。
式（1），（2）中Δt 为地层平均温度变化（℃）；ΔQ年为系统年排热量与取热量之差，按运行时间累计（kJ）；Q u为温度变化1℃地层能够释放的热量，kJ/℃；Q排为夏季向土壤排放的热量（kJ）；Q取为冬季取自土壤的热量（kJ）；t冷为夏季运行时间（s）；Q冷为夏季设计总冷负荷（kW）；t 热为冬季运行时间（s）；Q热为冬季设计总热负荷（kW）；COP冷为设计工况下热泵机组的制冷性能系数；COP热为设计工况下热泵机组的供热性能系数。
地源热泵系统机组的制冷、制热性能系数分别为COP冷=5,COP热=4，地埋管地源热泵系统完全承担建筑空调冬季负荷1353.78kW和夏季负荷1935.67kW。
若系统冬季运行时间按120d 计，夏季运行时间按100d 计，且每天运行10h，运行负荷系数取0.7，则运行一个供冷、供暖季后的累计热聚集ΔQ年=Q排-Q取≈2.78×109kJ。
拟建场区可利用而积为13671m2，浅层（100m 以内）地热静态储量为4.75TJ，经过一个供冷、供暖季后，岩土体温度变化Δt ≈0.58℃。
地埋管区域岩土体温度升高将会影响地埋管地源热泵系统的长期使用，多年以后，地源热泵系统效率会显著降低。
为了保证地源热泵系统的长期高效运行，同时也考虑到地源热泵系统运行间隔期地层温度恢复和大地热流作用，在不影响地源热泵系统长期运行效率的前提下，经过一个供冷、供暖季后，岩土体温度升高幅度不宜超过0.30℃（数据由项目勘察评估报告提供）。
按照此种情况反推，在满足空调冬季负荷（1353.78kW）时，岩土体冷热基本平衡J 隋况下，地源热泵系统可承担建筑空调夏季负荷1486.56kW，剩下的449.11kW 冷负荷需要通过其他方式承担。
此时，选用的地源热泵机组全年向岩土体排热量为1.425TJ，经过一个供冷、供暖季后，岩土体温度升高幅度为0.30℃。
上述分析表明，在寒冷地区办公建筑采用地源热泵系统时需进行热物性测试及冷热负荷与岩土温升计算，以保证运行效果。
4 运行数据分析该工程地源热泵空调系统于2012 年12 月正式投入使用。
运行时间为08:00~18:00，运营人员每2h记录一次运行数据，每天有5 组数据，包括：地源侧流量、空调侧流量、冷凝器进水温度、蒸发器出水温度、地源侧集分水器温度、空调侧集分水器温度、地源侧循环泵电流以及空调侧循环泵电流等，分析时取每天数据的算术平均值，数据截至2014 年7 月。
4.1 地源侧换热量与室外温度的关系该地区冬季空调室外计算温度为-9.9℃，笔者收集了2013 年12 月室外气象参数，并对比了同期室外最低温度与地源侧换热量的关系。
图2 2013 年12 月室外温度与地源侧换热量的关系实际运行数据中有地源侧水流量以及地源侧供回水温差，计算得到的地源侧换热量结果如图2 所示。
从中可以看出，一般情况下地源侧换热量与室外温度成反比，同时也与建筑使用情况有关，如26日与19 日，前者室外温度较低，其地源侧换热量却较小，原因在于前者的使用房间数减少使得热负荷变小。
4.2 室外平均温度与地源侧进、出水温度的关系图3 2013 年8 月室外平均温度与地源侧进、出水温度对比2013 年8 月的室外平均温度与同期地源侧进、出水温度的对比结果如图3 所示。
从中可以看出，一般情况下地源侧进、出水温度与室外平均气温同步变化，且变化幅度小于室外平均气温的变化幅度，另外也与建筑使用情况有关。
2013 年8 月的平均室外温度为27.26℃，而地源侧平均水温为22.68℃，因此夏季工况地源热泵系统优于空气源热泵系统。
图4 2013 年12 月室外平均温度与地源侧进、出水温度对比2013 年12 月的室外平均温度与同期地源侧进、出水温度的对比结果如图4 所示。
从中可以看出，地源侧进、出水温度与室外平均气温同步变化，且变化幅度小于室外平均气温的变化幅度。
2013 年12 月平均室外温度为0.56℃，而地源侧平均水温为6.25℃，因此冬季工况时地源热泵系统远远优于空气源热泵系统。
4.3 蒸发器进出水温差、冷凝器进出水温差与设计温差的关系图5 2013 年12 月蒸发器与冷凝器进出水温差对比图6 2013 年8 月蒸发器与冷凝器进出水温差对比图5、6 分别显示了2013 年12 月和8 月蒸发器与冷凝器进出水温差的对比。
从图5,6 可以看出，无论冬季还是夏季，蒸发器与冷凝器进出水温差都同步变化，且80% 以上时间实际温差都小于设计温差。
2013 年12 月蒸发器进出水平均温差为1.64℃，冷凝器进出水平均温差为4.56℃，设计温差均为5℃，这样冷凝器水泵浪费了8.8% 的电能，冷凝器水泵功率为110kW，按运行1 个月(31d，每天运行10h，电价1 元/(kW·h)) 进行计算，仅仅12 月就浪费了2728 元电费；蒸发器水泵浪费了67% 的电能，蒸发器水泵功率为74kW，12 月浪费了15370 元电费。
2013 年8 月，冷凝器进出水平均温差为3.5℃，蒸发器进出水平均温差为4.68℃，设计温差均为5℃，冷凝器水泵浪费了30% 的电能，8 月浪费了10230元电费；蒸发器水泵浪费了6.4% 的电能，8 月浪费了1468 元电费。
由以上分析可以看出，在地源热泵系统中定流量运行存在着较大的浪费，建议采取定温差方式运行。
5 结论（1）浅层岩土体温度受室外空气温度影响较大，深层岩土体温度受室外空气温度影响较小，寒冷地区冬季土壤温度维持在15.48℃左右；（2）寒冷地区办公建筑采用地源热泵系统时，需进行冷热负荷平衡计算，必要时采取辅助冷热源形式；（3）地源侧换热量随着室外温度的变化而变化，且与建筑使用情况有关；（4）寒冷地区地源热泵系统冬、夏季工况均优于空气源热泵系统；（5）地源热泵冷凝器与蒸发器进出水温差在运行过程中通常小于设计温差，造成水泵能耗偏高。
建议采用定温差、水泵变频调节的控制方式。